1.1 Дослідження різноманіття, динаміки та взаємодії угруповань фіто- та бактеріопланктону в умовах глобальних змін в регіоні морської Антарктики

Угруповання морського фіто- та бактеріопланктону мають високу чисельність та колосальне генетичне різноманіття. Вони є ключовими гравцями у збереженні балансу між фіксацією та продукцією CO₂ та суттєво впливають на біогеохімічні цикли інших елементів (N, S, Fe). Вивчення взаємозв’язку між бактеріопланктоном та фітопланктоном є фундаментальним напрямом досліджень. Ця взаємодія впливає на колообіг поживних речовин і регулює продуктивність та стабільність морських екосистем, а також вуглецевий баланс між океаном та атмосферою. Зокрема, це суттєво для регіону морської Антарктики, де темпи змін клімату є найбільш відчутними, а зміни в продуктивності морського планктону безпосередньо впливають на інших антарктичних мешканців (морські ссавці та птахи, бентосні угруповання, наземні угруповання).

2019 року на станції “Академік Вернадський” було започатковано моніторинг динаміки та взаємодії угруповань фіто- та бактеріопланктону. Дослідження включає аналіз таксономічного та функціонального різноманіття бактеріо- та фітопланктону, факторів, що регулюють їхню річну та сезонну динаміку, а також адаптацій цих угруповань до умов морської Антарктики. Дослідження відповідає пріоритетам SCAR і знаходиться в руслі програм AntEco, AnT-ERA та AntClimnow.

1.2 Оцінка поточного стану та динаміки угруповань морських ссавців Західної Антарктики

Морські ссавці є едифікаторами морських екосистем і важливими індикаторами їхнього стану. Вивчення цих хижаків найвищого рівня у морських екосистемах Південного океану є одним з пріоритетних завдань біологічних досліджень в регіоні. В ХХ столітті популяції китоподібних в Південному океані активно експлуатувалися в ході комерційного китобійного промислу, що призвело до критичного скорочення їхньої чисельності та перерозподілу видів у водах Західної Антарктики.

Одним із напрямів наших досліджень з 2018 року є оцінка поточного стану і динаміки угруповань морських ссавців Західної Антарктики в умовах інтенсивних кліматичних змін. За допомогою цілорічних спостережень із застосуванням методів фотоідентифікації, а також молекулярно-генетичних і акустичних методів, виконуються комплексні дослідження структури популяцій, розмноження та харчової поведінки морських ссавців.

Здійснюється вивчення закономірностей просторового розподілу морських ссавців і птахів із застосуванням методів ГІС та виявлення місць їх особливо високих концентрацій і проходження критично важливих етапів життєвих циклів.

Також визначається наявність стійких органічних забрудників в тканинах морських тварин.

Антарктичні наземні екосистеми характеризуються низьким біорізноманіттям, вони обмежені в просторі льодовиками та сніговим покривом. Характерною рисою цих екосистем є вагомий вплив на їхнє функціонування прокаріот, криптогам та безхребетних тварин. Флора судинних рослин Антарктики представлена лише двома видами (Deschampsia antarctica та Colobanthus quitensis). Роль антарктичних наземних екосистем полягає в акумуляції органічної речовини та створенні умов для існування в найбільш екстремальних умовах на планеті. Флора району Аргентинських островів, де розташована станція “Академік Вернадський”, налічує 49 видів мохоподібних, 7 видів печіночників, 123 види лишайників. Крім того присутні численні водорості та гриби. Антарктичні екосистеми населяють нечисленні безхребетні тварини. Наземні екосистеми і їхні окремі складові є чутливими до змін клімату та антропогенного тиску, тому потребують постійного моніторингу та захисту. 

Відділ біології та екології НАНЦ працює над кількома напрямами вивчення наземних екосистем Антарктики:

• • регулярне вивчення стану популяцій судинних рослин Антарктики в межах району Аргентинских островів. Визначення популяційних показників рослин на моніторингових точках та пошук раніше не відомих локалітетів рослин;
  • дослідження різноманіття мохоподібних, лишайників та інших складових екосистем регіону та визначення властивостей наземних угруповань, які можуть бути використані для моніторингу кліматичних змін, впливу пінгвінів та інших факторів;
  • різноманіття та роль асоційованих з рослинами мікроорганізмів у адаптації антарктичних рослин до несприятливих умов існування. Вивчення зміни функціонування мікробіому наземних угруповань внаслідок орнітогенного впливу;
  • окремим напрямом є вивчення історії походження та генетичної гетерогенності антарктичних безхребетних: двокрилих (Belgica antarctica), прісноводних ракоподібних (Boeckella poppei), ногохвісток та тихоходів.

  

  Дослідження різноманіття представників мікроорганізмів, тваринного та рослинного світу наземних екосистем та механізми їхньої адаптації до суворих умов існування знаходяться у руслі програм “State of the Antarctic Ecosystem” and “Antarctic Thresholds – Ecosystem Resilience and Adaptation”.

Адаптація антарктичних організмів відбувається завдяки взаємодії різноманітних механізмів та продукції цілої низки біологічно активних речовин. Тому важливим є вивчення рослин, тварин та мікроорганізмів на предмет наявності речовин, цінних для біотехнології чи фармацевтичної галузі. Зокрема, ведеться вивчення цінних властивостей антарктичних мікроорганізмів та фенольних біологічно активних сполук антарктичних видів рослин. Для цього ведуться дослідження з введення в культуру та підтримки колекції антарктичних організмів, що дозволяє працювати з ними без залучення матеріалу безпосередньо з природних популяцій.

Механізмом збереження унікальних наземних екосистем Антарктики є запровадження та контроль регуляції потоку туристів в регіоні, зокрема, підготовка та корекція правил туристичного відвідування різних куточків Антарктики, зокрема регіону Аргентинських островів. Проводиться робота щодо створення територій з особливим статусом, а саме Antarctic Specially Protected Area (ASPA).

Зокрема, вивчаються популяції рідкісних видів флори України, ведуться дослідження різних складових адаптації організмів Чорного моря до глобальних впливів. Проводяться дослідження генетичних механізмів адаптації організмів до умов довкілля на модельному об’єкті Drosophila melanogaster.

Докладніше про відповідну наукову групу можна дізнатися тут.